Kaivosten vesien ammoniumpäästöjen vähentäminen vermikuliitin ja zeoliitin avulla

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia vermikuliitin ja zeoliitin soveltuvuutta ammoniumin poistoon kaivosvedestä. Tutkimuksessa käytetty vermikuliitti oli tuotenimeltään GeoTrap ja zeoliitti tuotenimeltään zeoliitti. Päätutkimuskohteena toimivat kaivosten ammoniumpäästöt. Työ tehtiin osana kansainvälistä WaterPro-hanketta, jonka tarkoitus on kehittää menetelmiä helpottamaan valumavesien hallintaa pohjoisilla ja arktisilla alueilla.

Opinnäytetyön teoriaosuudessa tarkasteltiin kaivosten typpipäästöjä yleisesti. Aiemmat zeoliitilla ja vermikuliitilla tehdyt adsorbenttikokeet olivat osa kirjallisuuskatsausta. Työn kokeellinen osuus suoritettiin JAR-laitteistolla laboratorio-olosuhteissa. Kokeen tarkoituksena oli selvittää soveltuvatko GeoTrap ja zeoliitti ammoniumin ja nitraatin poistoon kaivosvedestä. Adsorbenttimäärän, lämpötilan ja pH:n vaikutus adsorbtioon selvitettiin lisäkokeiden avulla.

Työn tulosten perusteella voidaan todeta, että GeoTrap ja zeoliitti adsorboivat ammoniumia. Veden pH:lla ei ole merkitystä pH:n pysyessä pH 4:n-pH 9:n välillä. Kylmiössä tehdyt kokeet osoittavat, että ammoniumin adsorbointia tapahtuu myös +8-9 °C lämpötilassa. Tämän työn tuloksia voidaan käyttää hyödyksi kentällä suoritettavia pilotointeja suunniteltaessa.

The purpose of this thesis was to study the suitability of vermiculite and zeolite for adsorbing ammonium from minewater. The vermiculite which was part of the research was called GeoTrap and zeolite was called zeolite. The work was part of the international WaterPro project. The main goal of the project is to evaluate tools for controlling runoff water in northern and arctic areas.

The literature part of the thesis consisted of information about nitrogen releases of mines in general and examinations which had been made earlier with zeolite and vermiculite as adsorbents. Experiments with adsorbents were made in laboratory with JAR-tester. The purpose of the exams was to find out if GeoTrap and zeolite were suitable for adsorbing ammonium and nitrate from minewater. It was also examinated if the amount of adsorbent, temperature or pH had any effect on the amount of adsorbtion.

Based on the results of the tests made in laboratory it can be stated that GeoTrap and zeolite are adsorbing ammonium from minewater. When pH remains between pH 4 and pH 9, it has no influence on results. Adsorbtion also happened in room temperature and in the fridge where temperature was between + 8 and +9 °C. Based on the results of this research it is possible to build up a pilot.